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EP3266753B1 - Verfahren zur herstellung eines hydraulischen bindemittels - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines hydraulischen bindemittels Download PDF

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Publication number
EP3266753B1
EP3266753B1 EP17179834.1A EP17179834A EP3266753B1 EP 3266753 B1 EP3266753 B1 EP 3266753B1 EP 17179834 A EP17179834 A EP 17179834A EP 3266753 B1 EP3266753 B1 EP 3266753B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
salts
product
cooling
aluminum
exhaust gases
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP17179834.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3266753C0 (de
EP3266753A1 (de
Inventor
Eberhard Reil
Manfred Tisch
Albert Waschnig
Tamina Buttinger-Kreuzhuber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baumit Beteiligungen GmbH
Original Assignee
Baumit Beteiligungen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baumit Beteiligungen GmbH filed Critical Baumit Beteiligungen GmbH
Priority to HRP20241756TT priority Critical patent/HRP20241756T1/hr
Publication of EP3266753A1 publication Critical patent/EP3266753A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3266753B1 publication Critical patent/EP3266753B1/de
Publication of EP3266753C0 publication Critical patent/EP3266753C0/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/32—Aluminous cements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a hydraulic binder from a CaO-containing substance and an Al 2 O 3-containing by-product from secondary aluminum production.
  • the fired or molten calcium aluminates are used as high-quality, fast-setting alumina cements with high strength, and in combination with Portland cement also as fast-setting cement.
  • the anhydrous calcium aluminates hydrate when cement sets (an exothermic process, similar to the slaking of CaO) and form various hydrates.
  • Dross is a waste product from the processing of aluminum and the production of secondary aluminum.
  • Dross is a mixture of aluminum metal and fine-grained oxide particles and is formed when aluminum is melted at 800°C from the aluminum oxide of normal aluminum corrosion and as an oxidation product (oxide skin) when liquid aluminum comes into contact with atmospheric oxygen.
  • the dross is skimmed off the surface of the metal bath using scraping devices.
  • Al 2 O 3 -containing by-products from secondary aluminium production can be burned together with CaO and CaSO 4 to produce a hydraulic binder.
  • the problem is that the by-product containing Al 2 O 3 is heavily contaminated, in particular it contains salts that must be separated during processing if the quality of the binder produced is not to be impaired by the salts. However, this processing makes the process expensive overall.
  • This object is achieved by a process of the type mentioned at the outset in that the Al 2 O 3 -containing by-product is processed without prior washing, in which the salts are removed would be burned and melted together with the CaO-containing material at 1,500°C to 2,000°C, preferably at least 1,700°C, thereby expelling the salts and heavy metals, and recovering the volatile salts contained in the exhaust gases by cooling.
  • the impurities of the Al 2 O 3 -containing by-product evaporate when burned or melted at 1,500°C to 2,000°C, preferably at least 1,700°C, so that the resulting binder contains impurities only within the permissible limits. It is not just the salts that evaporate at these temperatures that evaporate, but also the heavy metals. These form halides (especially chlorides) with the salts present, which are already gaseous at these temperatures and are therefore also discharged with the exhaust gas stream. When the exhaust gas stream is cooled, the salts and the heavy metal halides condense, so that they can be easily removed from the exhaust gas stream and recovered.
  • Salt slag can therefore be used to produce a binding agent without pre-treatment (without washing). This not only saves the effort of processing, but also significantly reduces the heavy metal contamination of the binding agent.
  • the salts can also be recovered here (as in processing) and reused in the production of aluminum.
  • the binder can be produced from mixtures of primary raw materials that conserve material: the Al 2 O 3 is an existing by-product from secondary aluminum production and limestone is abundantly available, for example limestone from limestone quarries can be used, but by-products containing CaO or CaCOs can also be used.
  • the material is preferably heated to 1,700°C and melted. This requires a melting unit with the appropriate flue gas cleaning systems. After a certain dwell time, the melted material is drawn off at regular intervals (or continuously) and poured into molds.
  • the mixing ratio must be adjusted to suit the chemical composition of the raw materials (see example).
  • the salts produced during the melting process can be returned to the aluminum industry.
  • the functionality of the binder can be increased by adding sulphuric acid in a water bath. This produces an "amorphous" binder that sets particularly quickly.
  • filtering media e.g. activated carbon
  • the heavy metals are partly separated together with the salts during cooling; however, in order not to pollute the environment, the heavy metals remaining in the exhaust gases should be separated using activated carbon filters before the exhaust gases are released into the environment.
  • Some of the heavy metals are separated with the salts during cooling. Depending on the requirements of the recovered salt, a subsequent washing process can be carried out to reduce the heavy metal content.
  • the salt slag is mixed with Limestone powder (CaCO 3 ) is mixed to obtain the highly reactive phase mayenite (C12A7) according to calculations.
  • the raw meal therefore consists of 62.7% salt slag and 37.3% limestone powder.
  • the long residence time serves to deacidify the limestone and to thermally remove the salt components and reduce the heavy metal content in the melt.
  • the reactions have taken place that lead to the main phases mayenite, C12A7, monocalcium aluminate, CA, and gehlenite, CAS, in the calcium aluminate clinker.
  • Secondary phases are spinel, MgAl 2 O 4 , and quartz, SiO 2 .
  • the liquid melt can be cooled by various methods.
  • the melt is poured into a mold and cooled by mechanical crushing and the resulting increase in the surface area by the ambient air.
  • the melt is cooled by dry granulation on a granulation plate.
  • the high cooling rate leads to a glassy solidification of the clinker.
  • An amorphous structure leads to a higher activity potential of the clinker and thus to faster setting times and higher early strengths.
  • the X-ray analysis of the resulting clinker shows an Al 2 O 3 content of 39 mass%.
  • the chlorine content was reduced to 0.05 mass% by the melting process.
  • the Heavy metal chlorides the heavy metal content was reduced many times over. For example, 3,500 ppm Cu in the salt slag was reduced to 105 ppm Cu in the calcium aluminate clinker described.
  • the salt slag is crushed (slag crusher, hammer mill) and classified. Aluminum is removed. The remaining salt slag is mixed with the CaO carrier without further processing, in particular without washing, and fired or melted in a furnace.
  • cupola furnaces, shaft furnaces, induction furnaces, rotary drum furnaces or arc furnaces can be used.
  • Fossil fuels naturally gas
  • secondary fuels or electricity inductive, arc, etc.
  • the salts melt from around 850°C, and from 1,450°C the salts are evaporated.
  • the heavy metals in the salt slag are partially evaporated under a reducing atmosphere if necessary, or heavy metal chlorides are formed and driven out. The melt is heated to 1,700°C.
  • the exhaust gases/salt loads coming from the melting plant are cooled and the salts/heavy metal chlorides are separated in a first filter system.
  • the heavy metal compounds remaining in the exhaust gases are bound and separated in a second filter system using activated carbon.
  • the chemical composition of the filter dust can be controlled by controlling the temperature of the exhaust gases accordingly.
  • the salts are returned to the aluminium industry, thus creating a complete cycle.
  • the heavy metals either remain in the salt (as heavy metal chlorides) and/or are removed in the second filter system with activated carbon.
  • the process according to the invention can be used to produce standard alumina cements (data in mass%): ⁇ b>Table 3 ⁇ /b> ⁇ N EN 14647 alumina content (as Al 2 O 3 ) 35%-58% sulfide content (as S 2- ) ⁇ 0.10% chloride content ⁇ 0.10% Alkaline content (Na 2 O + 0.658 K 2 O) ⁇ 0.4% sulfate content (as SO 3 ) ⁇ 0.5%
  • Possible compositions are (in mass%) ⁇ b>Table 4 ⁇ /b> Al 2 O 3 32-80 CaO 15-55 SiO 2 0-7 Fe 2 O 3 0-1 MgO 0-6 SO 3 0.0-0.2 Cl 0.0-0.2 TiO 2 0.0-0.28

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels aus einem CaO-haltigen Stoff und einem Al2O 3-haltigen Nebenprodukt aus der Sekundäraluminium-Herstellung.
    • Stand der Technik
  • Unsere heutige Zeit benötigt schnelle Bindemittel. Diese finden vielfältigen Einsatz. Dazu gehört das Bindemittel Calciumaluminat/Tonerdeschmelzzement. Die gebrannten bzw. geschmolzenen Calciumaluminate werden als hochwertige, schnell abbindende Tonerdezemente mit hoher Festigkeit verwendet, in Kombination mit Portlandzement auch als Schnellzement. Die wasserfreien Calciumaluminate hydratisieren beim Abbinden von Zement (exothermer Prozess, ähnlich wie das Löschen von CaO) und bilden verschiedene Hydrate.
  • Um Aluminium zu recyceln, werden Aluminiumschrotte und "Krätzen" in Trommelöfen eingeschmolzen. "Krätze" ist ein Abfallprodukt bei der Verarbeitung von Aluminium und bei der Herstellung von Sekundäraluminium. Krätze ist ein Gemisch aus Aluminiummetall und feinkörnigen Oxidpartikeln und wird beim Schmelzen von Aluminium bei 800°C aus dem Aluminiumoxid der normalen Aluminiumkorrosion und als Oxidationsprodukt (Oxidhaut) beim Kontakt von flüssigem Aluminium mit Luftsauerstoff gebildet. Damit beim Aluminiumgießen keine Aluminiumoxidpartikel in den Gussteil gelangen, wird die Krätze durch Kratzvorrichtungen von der Oberfläche des Metallbads abgeschöpft.
  • Aufgrund des hohen Gehaltes an Aluminiummetall in der Krätze wird diese in Schmelzöfen in einem zweiten Schritt verwertet. Die schmelzflüssige Krätze wird mit Halogenidsalzen (rund zwei Drittel NaCl, ein Drittel KCl und geringen Mengen Calciumfluorid CaF2) abgedeckt. Dabei entsteht als Nebenprodukt Salzschlacke.
  • Es gibt viele Publikationen und Patente zur Verwertung der Salzschlacke, z.B. R. Feige und G. Merker: "SEROX - ein synthetischer Al-Glasrohstoff", http://www.alumina.de/SEROX Al-Glasrohstoff DGG%20FA%20III.pdf. Das gängigste Verfahren ist die Wäsche der Salzschlacke. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass zwar die Salze hinreichend gut entfernt werden, die in der Salzschlacke befindlichen Schwermetalle allerdings darin verbleiben.
  • Es ist auch bekannt, Al2O3-haltige Nebenprodukte aus der Sekundäraluminium-Herstellung (Salzschlacke, Aluminiumkrätze) zusammen mit CaO und CaSO4 zu brennen, um ein hydraulisches Bindemittel herzustellen. Dadurch wird das Al2O3-haltige Nebenprodukt einer sinnvollen Verwertung zugeführt und muss nicht entsorgt werden. Es gibt zahlreiche einschlägige Veröffentlichungen, hier sei nur auf die EP 0838443 A oder auf JP H05 294685 A verwiesen. Bei all diesen Schriften wird ein aufbereitetes Al2O3-haltiges Nebenprodukt eingesetzt. Das Problem ist, dass das Al2O3-haltige Nebenprodukt stark verunreinigt ist, insbesondere Salze enthält, die durch die Aufbereitung abgetrennt werden müssen, will man die Qualität des hergestellten Bindemittels nicht durch die Salze verschlechtern. Durch diese Aufbereitung wird das Verfahren aber insgesamt teuer. Dennoch verbleiben die Schwermetalle, die durch die Aufbereitung nicht abgetrennt werden, im Bindemittel, oft in unzulässig hohen Mengen. In KR 2011-0117353 A wird Aluminiumkrätze als Alternative zu Bauxit erwähnt, ein genaues Verfahren für Aluminiumkrätze ist nicht beschrieben. Gemäß US 2007/266902 A1 wird kein hydraulisches Bindemittel hergestellt, sondern ein Produkt zur Verwendung bei der Stahlveredelung, sodass Verunreinigungen weniger stören. Gemäß JP H07 96265 A werden die Salze aus Aluminiumkrätze dadurch entfernt, dass die Aluminiumkrätze zusammen mit SiO2 (in einer Menge, die größer ist als das in der Krätze enthaltene Aluminiumnitrid) auf zumindest 800°C erhitzt wird.
    • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen zusätzlichen Aufwand, der durch die Aufbereitung der Krätze entsteht, zu beseitigen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass man das Al2O3-haltige Nebenprodukt ohne vorheriges Waschen, bei dem die Salze entfernt würden, zusammen mit dem CaO-haltigen Stoff bei 1.500°C bis 2.000°C, vorzugsweise bei zumindest 1.700°C, brennt und schmilzt, wodurch die Salze und Schwermetalle ausgetrieben werden, und die in den Abgasen enthaltenen flüchtigen Salze durch Abkühlung rückgewinnt.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, dass sich die Verunreinigungen des Al2O3-haltigen Nebenprodukts verflüchtigen, wenn man mit 1.500°C bis zu 2.000°C, vorzugsweise zumindest 1.700°C, brennt bzw. schmilzt, sodass das entstehende Bindemittel Verunreinigungen nur noch im zulässigen Rahmen enthält. Und zwar verflüchtigen sich nicht nur die Salze, die bei diesen Temperaturen verdampfen, sondern auch die Schwermetalle. Diese bilden mit den vorhandenen Salzen Halogenide (insbesondere Chloride), die bei diesen Temperaturen bereits gasförmig sind und somit ebenfalls mit dem Abgasstrom ausgetragen werden. Wenn man den Abgasstrom abkühlt, kondensieren die Salze und die Schwermetallhalogenide, sodass sie auf diese Weise leicht aus dem Abgasstrom entfernt und rückgewonnen werden können.
  • Es kann also Salzschlacke für die Herstellung eines Bindemittels ohne Vorbehandlung (ohne Waschen) verwendet werden. Dies erspart nicht nur den Aufwand für die Aufbereitung, sondern führt sogar dazu, dass die Schwermetallbelastung des Bindemittels stark verringert wird. Die Salze können auch hier (so wie bei der Aufbereitung) wiedergewonnen und bei der Aluminiumherstellung neuerlich verwendet werden.
  • Das Bindemittel kann aus primärrohstoffschonenden Stoffgemischen hergestellt werden: das Al2O3 ist ein vorhandenes Nebenprodukt aus der Sekundäraluminium-Herstellung und Kalkstein ist reichlich vorhanden, es kann z.B. Kalkstein aus Kalksteinbrüchen verwendet werden, es können aber ebenso Nebenprodukte, die CaO bzw. CaCOs enthalten, verwendet werden.
  • Das Material wird vorzugsweise auf 1.700°C erhitzt und geschmolzen. Dazu benötigt man ein Schmelzaggregat mit den entsprechenden Rauchgasreinigungsanlagen. Das geschmolzene Material wird nach einer bestimmten Verweilzeit in regelmäßigen Abständen (bzw. kontinuierlich) abgezogen und in Kokillen gegossen.
  • Zur Herstellung der angestrebten Phasenzusammensetzung des Bindemittels ist das Mischungsverhältnis der chemischen Zusammensetzung der Rohstoffe entsprechend einzustellen (siehe Beispiel). Die beim Schmelzprozess anfallenden Salze können wieder der Aluminiumindustrie zugeführt werden.
  • Es ist zweckmäßig, wenn das Brennen und Schmelzen unter reduzierender Atmosphäre erfolgt. Dadurch wird die Bildung von Schwermetallhalogeniden begünstigt.
  • Weiters ist es günstig, wenn man das gebrannte bzw. geschmolzene Produkt mit dem "rotating cup-Verfahren" oder im Wasserbad rasch abkühlt, denn dadurch werden die Eigenschaften des gebrannten oder geschmolzenen Produktes beeinflusst. Durch Zugabe von Schwefelsäure im Wasserbad kann die Funktionalität des Bindemittels gesteigert werden. Auf diese Weise erhält man ein "amorphes" Bindemittel, das besonders schnell abbindet.
  • Schließlich ist es zweckmäßig, wenn man nach der Wertstoffrückgewinnung durch Abkühlung die Abgase zusätzlich mittels filternder Medien (z.B. Aktivkohle) reinigt. Die Schwermetalle werden zwar zum Teil zusammen mit den Salzen beim Abkühlen abgeschieden; um aber die Umwelt nicht zu belasten, sollten die im Abgas verbleibenden Schwermetalle durch Aktivkohlefilter abgeschieden werden, bevor die Abgase in die Umwelt eingebracht werden.
  • Ein Teil der Schwermetalle wird mit den Salzen beim Abkühlen abgeschieden. Je nach Anforderungen des zurückgewonnenen Salzes, kann ein nachgeschalteter Waschvorgang zur Reduktion des Schwermetallgehaltes durchgeführt werden.
    • Beschreibung der Ausführungsarten
  • An Hand eines Beispiels wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.
  • Ausgegangen wird von folgenden beiden Rohstoffen (alle Angaben sind Masse-%): Tabelle 1
    Ausgangsrohstoffe Salzschlacke CaCO3
    Glühverlust 1000°C - 42,5
    Al2O3 27,1
    SiO2 3,0 1,0
    Fe2O3 0,85 0,2
    CaO 1,6 54,5
    MgO 3,5 0,9
    K2O 10,5
    Na2O 23,3
    Cl 28,6
  • Um eine Rohmischung herzustellen, wird die Salzschlacke mit Kalksteinmehl (CaCO3) abgemischt, um laut Berechnungen die hochreaktive Phase Mayenit (C12A7) zu erhalten. Das Rohmehl besteht somit aus 62,7% Salzschlacke und 37,3% Kalksteinmehl.
  • Die Mischung wird im Probenbehälter homogenisiert, bei 950°C in einen Siliciumcarbid-Schmelztiegel aufgegeben und bei einem stetigen Anstieg der Temperatur auf über 1.700°C erhitzt. Die Temperaturbereiche lassen sich folgendermaßen gliedern:
    • 1 Stunde bei 950 bis 1.250°C
    • 1 Stunde bei 1.250 bis 1.450°C
    • 1 Stunde bei 1.450 bis > 1.700°C
  • Die lange Verweilzeit dient zur Entsäuerung des Kalksteins sowie zur thermischen Entfernung der Salzanteile sowie der Reduzierung der Schwermetallgehalte in der Schmelze. Nach der Verweilzeit von drei Stunden sind die Reaktionen abgelaufen, die im Kalziumaluminat-Klinker zu den Hauptphasen Mayenit, C12A7, Monokalziumaluminat, CA, und Gehlenit, CAS, führen. Nebenphasen sind Spinell, MgAl2O4, und Quarz, SiO2.
  • Ab etwa 1.400°C beginnt das Rohmehl flüssig zu werden. Die Turbulenz in der Schmelze führt zu einem verstärkten Ausdampfen der Salze.
  • Die flüssige Schmelze kann durch verschiedene Methoden abgekühlt werden.
  • Um einen kristallinen Klinker zu erhalten, wird die Schmelze in eine Kokille gegossen und durch mechanische Zerkleinerung und die daraus folgende Vergrößerung der Oberfläche durch die Umgebungsluft abgekühlt.
  • Um eine amorphe Struktur des Klinkers zu erhalten, wird die Schmelze durch Trockengranulation auf einem Granulationsteller abgekühlt. Die hohe Abkühlgeschwindigkeit führt zu einem glasigen Erstarren des Klinkers. Eine amorphe Struktur führt zu einem höheren Aktivitätspotential des Klinkers und dadurch zu schnelleren Abbindezeiten und höheren Frühfestigkeiten.
  • Die röntgenographische Analyse des erhaltenen Klinkers zeigt einen Al2O 3 Gehalt von 39 Masse-%. Der Chlor-Gehalt wurde durch den Schmelzprozess auf 0,05 Masse-% reduziert. Zudem wurden durch das Austreiben der Schwermetallchloride die Schwermetallgehalte um ein Vielfaches reduziert. Zum Beispiel wurden 3.500 ppm Cu in der Salzschlacke auf 105 ppm Cu im beschriebenen Calziumaluminat-Klinker reduziert.
  • Bei der Verwendung anderer kalkhaltiger Rohstoffe wie Branntkalk oder Flugasche, die eine andere chemische Zusammensetzung aufweisen, müssen die angegebenen Gewichtsverhältnisse entsprechend angepasst werden.
  • Bei verschiedenen Brennversuchen konnten immer folgende Grenzwerte eingehalten werden (alle Angaben in ppm): Tabelle 2
    V < 100
    Cr < 200
    Co < 200
    Ni < 80
    Cu < 500
    Zn < 10
  • Großtechnisch wird die Salzschlacke zerkleinert (Schlackenbrecher, Hammermühle) und klassiert. Aluminium wird ausgeschleust. Die verbleibende Salzschlacke wird ohne weitere Aufbereitung, insbesondere ohne Waschen, mit dem CaO-Träger vermischt und in einem Ofen gebrannt bzw. geschmolzen. Großtechnisch können Kupolöfen, Schachtöfen, Induktionsöfen, Drehtrommelöfen oder Lichtbogenöfen eingesetzt werden. Als Energieträger können fossile Brennstoffe (Erdgas), auch in Kombination mit Sekundärbrennstoffen oder Strom (induktiv, Lichtbogen, etc.) verwendet werden. Ab ca. 850°C schmelzen die Salze, ab 1.450°C sind die Salze verflüchtigt. Die in der Salzschlacke befindlichen Schwermetalle werden bei Bedarf unter reduzierender Atmosphäre z.T. verflüchtigt bzw. es bilden sich Schwermetallchloride, die ausgetrieben werden. Die Schmelze wird auf 1.700°C erhitzt.
  • Nach einer bestimmten Haltezeit sind sowohl die Salzfrachten als auch die Schwermetalle großteils verdampft, das verbleibende schmelzflüssige Material ist somit "entfrachtet". Die Schmelze wird danach ausgegossen und unter bestimmten Bedingungen abgekühlt. Erfolgt die Abkühlung langsam, bildet sich ein Calciumaluminat mit Tonerdeschmelzzement-Eigenschaften. Wird das Material sehr rasch abgekühlt, z.B. mit dem "rotating cup-Verfahren" (Trockengranulation) bzw. im Wasserbad, entsteht eine "amorphe" Struktur, die Abbindezeiten verkürzen sich wesentlich. Die Kühlluft wird bei der Trockengranulation aufgewärmt und kann rekuperativ energetisch genutzt werden.
  • Die von der Schmelzanlage kommenden Abgase/Salzfrachten werden abgekühlt und in einer ersten Filteranlage werden die Salze/ Schwermetallchloride abgeschieden. Die in den Abgasen verbleibenden Schwermetallverbindungen werden in einer zweiten Filteranlage mit Aktivkohle gebunden und abgeschieden. Durch eine entsprechende Temperaturführung der Abgase kann die chemische Zusammensetzung der Filterstäube gesteuert werden.
  • Die Salze werden wieder der Aluminiumindustrie zugeführt, es entsteht also ein vollständiger Kreislauf.
  • Die Schwermetalle verbleiben entweder im Salz (als Schwermetallchloride) und/oder werden in der zweiten Filteranlage mit Aktivkohle ausgeschleust.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können normgemäße Tonerdeschmelzzemente hergestellt werden (Angaben in Masse-%): Tabelle 3
    ÖN EN 14647
    Tonerdegehalt (als Al2O3) 35%-58%
    Sulfidgehalt (als S2-) ≤ 0,10%
    Chloridgehalt ≤ 0,10%
    Alkaligehalt (Na2O + 0,658 K2O) ≤ 0,4%
    Sulfatgehalt (als SO3) ≤ 0,5%
  • Mögliche Zusammensetzungen sind (Angaben in Masse-%) Tabelle 4
    Al2O3 32-80
    CaO 15-55
    SiO2 0-7
    Fe2O3 0-1
    MgO 0-6
    SO3 0,0-0,2
    Cl 0,0-0,2
    TiO2 0,0-0,28

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels aus einem CaO-haltigen Stoff und einem Al2O3-hältigen Nebenprodukt aus der Sekundäraluminium-Herstellung, dadurch gekennzeichnet, dass man das Al2O3-hältige Nebenprodukt ohne vorheriges Waschen, bei dem die Salze entfernt würden, zusammen mit dem CaO-haltigen Stoff bei 1500°C bis 2000°C, vorzugsweise bei zumindest 1700°C, brennt und schmilzt, wodurch die Salze und Schwermetalle ausgetrieben werden, und die in den Abgasen enthaltenen flüchtigen Salze durch Abkühlung rückgewinnt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennen und Schmelzen unter reduzierender Atmosphäre erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Eigenschaften des gebrannten oder geschmolzenen Produktes durch rasche Abkühlung mit dem rotating cup-Verfahren oder im Wasserbad beeinflusst.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man nach der Wertstoffrückgewinnung durch Abkühlung die Abgase zusätzlich durch filternde Medien reinigt, beispielsweise durch Adsorption mittels Aktivkohle.
EP17179834.1A 2016-07-08 2017-07-05 Verfahren zur herstellung eines hydraulischen bindemittels Active EP3266753B1 (de)

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ATA50612/2016A AT518436B1 (de) 2016-07-08 2016-07-08 Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels

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EP3266753A1 EP3266753A1 (de) 2018-01-10
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EP (1) EP3266753B1 (de)
AT (1) AT518436B1 (de)
ES (1) ES3008407T3 (de)
HR (1) HRP20241756T1 (de)
HU (1) HUE070255T2 (de)
PL (1) PL3266753T3 (de)

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